核心素養(yǎng)視域下變化觀念與平衡思想的構(gòu)建策略

周衛(wèi)華

摘要：“變化觀念與平衡思想”的建構(gòu)作為高中化學(xué)核心素養(yǎng)之一，迫切要求教師在日常教學(xué)實踐中探索出培養(yǎng)策略。本文從如何引導(dǎo)學(xué)生理解變化觀念、強化變化觀念與平衡思想、完成知識的遷移與應(yīng)用等方面出發(fā)，就聯(lián)系生活實例、觀察實驗現(xiàn)象、分析曲線圖示、借助信息技術(shù)、繪制思維導(dǎo)圖、開展專題探究等具體的教學(xué)策略展開探究，以幫助學(xué)生逐步形成學(xué)科意識，建構(gòu)變化觀念與平衡思想，進而為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);核心素養(yǎng);變化觀念;平衡思想

在高中化學(xué)教學(xué)過程中，教師要幫助學(xué)生認識化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化與運動，明確在反應(yīng)過程中所歷經(jīng)的知識原理，以及物質(zhì)變化的實質(zhì)反應(yīng);運用多維度抽象思維理解反應(yīng)變化過程中反應(yīng)速率的變化可以通過改變反應(yīng)條件而改變;認知化學(xué)反應(yīng)的客觀規(guī)律，并且能夠運用到實際問題解答過程中，促進知識的遷移應(yīng)用。這些是構(gòu)建學(xué)生“變化觀念與平衡思想”、培養(yǎng)核心素養(yǎng)所歷經(jīng)的全部過程，也是教師在高中化學(xué)教學(xué)過程中要抓好、抓實的教學(xué)思路。

1? ?聯(lián)系生活實例，理解概念內(nèi)涵

概念內(nèi)涵要基于辯證角度思考，其本就是抽象的，結(jié)果是已經(jīng)發(fā)生的改變，而其中微觀的變化是學(xué)生用肉眼觀察不到的，要求學(xué)生從宏觀角度考慮這些概念實質(zhì)，則過于抽象。因此，筆者認為，可以通過聯(lián)系生活實際的方式，將微觀的“化學(xué)”嵌入類似原理的現(xiàn)實載體中，從而理解內(nèi)涵與實質(zhì)，達到發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的根本目的。

例如，在“勒夏特列原理”的講解過程中，在筆者敘述到“勒夏特列原理”主要是指在可逆反應(yīng)中，如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強、溫度等）時，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。其實學(xué)生在分析該原理時，也能夠明白其所指的意思是當可逆反應(yīng)中的平衡被外界條件破壞后，需要再次達到新的平衡。而筆者發(fā)現(xiàn)，讓學(xué)生理解平衡移動方向時，基于學(xué)生的抽象能力薄弱，無法辯證地分析變化量，“朝著減弱這種改變的方向移動”是學(xué)生的思維瓶頸，因為從哲學(xué)角度來講，改變已經(jīng)是必然結(jié)果，但是否能夠突破思維瓶頸，成為學(xué)生是否能夠建立變化觀念與平衡思想的關(guān)鍵。筆者便采用聯(lián)系生活實際的方式，讓學(xué)生想象人在跑步機上跑步的情景，當人突然加速，跑步機不加速時，會出現(xiàn)什么情況？隨后將跑步機也加速，又會如何？學(xué)生聯(lián)系實際，認識到當人突然加速時，會在跑步機上勻減速前進，當跑步機也加速時，人會勻減速后退，最后當人與跑步機速度相同時，便會相對靜止。再回歸到“勒夏特列原理”的探究中，學(xué)生則明白，原理就是不同程度地改變速度，一旦速度發(fā)生改變，平衡就會被破壞，當速度重新相同時，則達到新的平衡，學(xué)生便理解了概念的內(nèi)涵與實質(zhì)。

隨著化學(xué)學(xué)習(xí)的不斷深入，很多學(xué)生深感化學(xué)學(xué)科的抽象性強，難度很大。但實際上，化學(xué)是一門與實際生活關(guān)聯(lián)性很強的學(xué)科，教師要善于在開展化學(xué)教學(xué)時將化學(xué)知識與生產(chǎn)、生活聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生認識到生活中有許多現(xiàn)象都可以用化學(xué)原理進行分析與解釋，體會到化學(xué)在解決實際問題中的重要價值，進而提高學(xué)生從復(fù)雜問題中提煉出化學(xué)問題并解決實際問題的能力。

2? ?觀察實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)隱性規(guī)律

要想引導(dǎo)學(xué)生理解可逆反應(yīng)，更好地構(gòu)建變化觀念與平衡思想，教師可以讓學(xué)生進行實驗操作，這是幫助學(xué)生快速理解可逆反應(yīng)原理與尋找化學(xué)規(guī)律比較直接的教學(xué)方式。因此，教師要重視實驗教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的重要作用，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生提供實驗操作與探究的機會，使學(xué)生在自主實驗過程中經(jīng)歷知識的形成過程，深化化學(xué)思想方法。

例如，在“勒夏特列原理”章節(jié)內(nèi)容的課后實驗環(huán)節(jié)，筆者沒有選擇一筆帶過，而是帶領(lǐng)學(xué)生按照探究中的實驗步驟，準備好教學(xué)器具，引導(dǎo)其動手操作，觀察實驗中的現(xiàn)象。該實驗探究主要研究了在鉻酸鉀與重鉻酸鉀之間相互轉(zhuǎn)換的可逆反應(yīng)，在實驗過程中進行探究。學(xué)生在分析了該反應(yīng)后，認為該實驗主要圍繞2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O的探究展開。第一步，先在該反應(yīng)實驗中滴入NaOH溶液，觀察溶液顏色從黃色變?yōu)槌燃t色，再逐漸滴入HNO3溶液，學(xué)生發(fā)現(xiàn)溶液顏色從橙紅色變?yōu)辄S色。此時，筆者便引導(dǎo)學(xué)生描述實驗現(xiàn)象。學(xué)生根據(jù)已經(jīng)掌握的概念理論，進行判斷，首先在溶液中加入NaOH溶液，本質(zhì)為向溶液中引入了OH-離子，破壞了其原有的平衡，使得CrO42-離子濃度增大，CrO72-離子濃度降低，使平衡向左移;而向溶液中滴入HNO3溶液，則是向溶液中引入H+離子，使得CrO72-離子濃度增大，CrO42-離子濃度降低，平衡向右移動。在總結(jié)出實驗結(jié)論后，學(xué)生便認識了另一個規(guī)律，在其他條件不變的情況下，增大（減小）反應(yīng)物濃度或減小（增大）生成物濃度，平衡朝著正（逆）反應(yīng)方向移動，并通過實驗方式，再次驗證了這一規(guī)律的可行性。

實驗教學(xué)是化學(xué)教學(xué)中重要的組成部分。在實際教學(xué)中，部分教師會感到實驗教學(xué)的可操作性不強，實驗效果不明顯，但這并不是在化學(xué)教學(xué)中忽視實驗操作的理由。作為高中化學(xué)教師，我們要不斷發(fā)揮教學(xué)思考力，對傳統(tǒng)的、可行性不強、效果不明顯的實驗進行改進與創(chuàng)新，優(yōu)化實驗教學(xué)策略，真正發(fā)揮實驗教學(xué)的積極效用。

3? ?分析曲線圖示，指導(dǎo)遷移應(yīng)用

在變化觀念與平衡思想的構(gòu)建過程中，離不開化學(xué)平衡圖像。圖像往往能夠反映一部分數(shù)據(jù)，但要想發(fā)揮圖像教學(xué)在理解新知識、解決化學(xué)問題方面的作用，關(guān)鍵在于學(xué)生是否能夠在已知圖像中獲取關(guān)鍵信息，能夠通過數(shù)據(jù)簡單直觀地繪制出平衡圖像。

例如，在探究反應(yīng)物濃度對平衡速率的影響時，教師可以給出相應(yīng)的圖線引導(dǎo)學(xué)生進行探索。學(xué)生在分析中了解到，圖示曲線其實就是控制變量法的另一種表達方式，演繹了變化因素對反應(yīng)速率的影響，筆者在教學(xué)識別曲線時，要系統(tǒng)地為學(xué)生總結(jié)需要注意的事項，如認清圖示橫、縱坐標表示的物理量;看清起點及變化趨勢;關(guān)注曲線中“平”“抖”情況;理解原點、拐點、極值點的意義。之后，筆者便給出一些習(xí)題，讓學(xué)生進行知識遷移與應(yīng)用，如I2在KI溶液中存在的平衡反應(yīng)，采用I3-與溫度T的圖像，讓其自主判斷，看其是否能夠從圖像中獲取信息。學(xué)生首先列出離子方程式，再確定變化因素，發(fā)現(xiàn)隨溫度升高I3-離子濃度下降，判斷出該反應(yīng)熵是否大于0，再通過曲線圖示判斷在不同溫度下，反應(yīng)平衡常數(shù)K的大小，以及某一狀態(tài)時，正反應(yīng)與逆反應(yīng)速率的大小，成功完成知識的遷移應(yīng)用。

在核心素養(yǎng)視域下構(gòu)建學(xué)生的變化觀念與平衡思想，要充分了解學(xué)生的思維水平，盡量使用符合其認知能力的教學(xué)方式，將抽象內(nèi)容用聯(lián)系生活、觀察現(xiàn)象的形式剝離出其表征，學(xué)生的核心素養(yǎng)能力才能不斷提升。因此，教師在教學(xué)較為抽象、理解難度大的化學(xué)知識內(nèi)容時，要善于利用分析曲線圖示的方式，將抽象的“數(shù)”與形象的“形”有意識地結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)形結(jié)合的思想方法，促使學(xué)習(xí)相關(guān)化學(xué)知識、解決同類化學(xué)題目的良性遷移。

4? ?借助信息技術(shù)，調(diào)動心理內(nèi)驅(qū)

信息技術(shù)、實驗探究與高中化學(xué)教學(xué)有機融合已經(jīng)成為化學(xué)課堂改革與創(chuàng)新的重要途徑。鑒于信息技術(shù)交互性、個性化及動態(tài)性強的獨特優(yōu)勢，教師在滲透變化觀念與平衡思想的過程中，要善于思考信息技術(shù)與化學(xué)學(xué)科教學(xué)的關(guān)系，巧妙利用信息技術(shù)的工具性價值，通過變靜態(tài)為動態(tài)，將微觀過程以宏觀模擬的方式，讓學(xué)生能夠直觀形象地認識微觀世界，了解化學(xué)變化的實質(zhì)，進而逐步形成與強化化學(xué)變化觀念與平衡思想，增強學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的興趣與積極性。

例如，在教學(xué)“電子云”這一化學(xué)內(nèi)容時，由于這一化學(xué)概念的抽象性較強，很多學(xué)生學(xué)習(xí)起來難度較大。所以，筆者在開展教學(xué)時引入了信息技術(shù)手段，為學(xué)生制作了電子云的動畫課件。在具體教學(xué)中，筆者在講解概念時可以結(jié)合電子在原子核周圍快速而無規(guī)則地出沒的效果，按下暫停鍵，讓學(xué)生直觀地看到在原子核周圍運動電子的數(shù)量。隨后取消暫停，讓電子重新運動起來，再多次暫停讓學(xué)生進行觀察，歸納得出每次停止時，電子所在的位置不完全一樣，但絕大多數(shù)情況下，1個電子均停在離核較近的區(qū)域內(nèi)，由此帶領(lǐng)學(xué)生從宏觀和微觀兩個維度認識電子云及原子軌道，總結(jié)宏觀物體的運動特征，并讓學(xué)生描畫它們的運動軌跡，準確測出它們在某一時刻所處的位置及運行的速度;物體的運動特征體現(xiàn)在質(zhì)量極小、運動空間極小、極高速運動三個方面，這樣學(xué)生能更好地理解電子云就是電子在核外空間出現(xiàn)機會（概率）多少的形象化描述，其概念分布圖看起來像一片云霧，因而被形象地稱作“電子云”，這樣借助信息技術(shù)的動態(tài)化、直觀化展示，可以讓學(xué)生更好地理解與消化這一抽象的化學(xué)概念，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也更高，教學(xué)效果較好。

也就是說，信息技術(shù)與化學(xué)課堂的融合可以使化學(xué)教學(xué)變得生動、活潑、直觀，這樣學(xué)生在理解看不見、摸不著的微觀粒子的變化及運動、化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)、質(zhì)量守恒定律等抽象化學(xué)知識內(nèi)容時，可借助信息技術(shù)手段降低理解難度，幫助學(xué)生在動態(tài)化、形象化的演示下觸及化學(xué)知識的本質(zhì)，實現(xiàn)師生深度互動，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與化學(xué)課堂的教學(xué)質(zhì)量，起著積極的教學(xué)作用，是教師在改進與優(yōu)化教學(xué)策略時可以關(guān)注的方向。

5? ?繪制思維導(dǎo)圖，明晰隱形聯(lián)系

思維導(dǎo)圖是一種圖形思維工具，這一工具的引入可以幫助學(xué)生對知識進行梳理、整合與聯(lián)想，通過突破思維定式，進行知識創(chuàng)新，將抽象的問題變得直觀形象，使學(xué)生通過思維過程可視化、形象化、具體化，更加深入地剖析化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)，建立知識之間的關(guān)聯(lián)。在這個過程中，學(xué)生能夠?qū)瘜W(xué)反應(yīng)及變化進行層層分析，更有條理性地思考問題和解決問題，對于幫助學(xué)生建立與體會其中的變化觀念與平衡思想起著積極的促進作用。

例如，以判斷外界條件改變對化學(xué)平衡移動的影響的內(nèi)容來說，由于這部分內(nèi)容關(guān)聯(lián)知識點較多，筆者在教學(xué)中便引導(dǎo)學(xué)生以此為出發(fā)點設(shè)計并繪制思維導(dǎo)圖。首先改變條件可分為速率不變（如容積不變時充入不參與反應(yīng)的氣體）與速率改變，其中速率改變又可細化為改變程度相同v（正）=v（逆）及改變程度不同v（正）≠v（逆）兩種情況，不同的情況又對應(yīng)不同的影響因素，產(chǎn)生平衡移動、平衡不移動的不同結(jié)果。學(xué)生在制作思維導(dǎo)圖的過程中也在不斷梳理自己的思路，形成系統(tǒng)化的知識結(jié)構(gòu)，這對學(xué)生學(xué)習(xí)理解復(fù)雜的化學(xué)變化及可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡、弱電解質(zhì)的電離平衡，鹽類水解平衡、沉淀溶解平衡中所蘊含的“平衡思想”都有很大幫助，取得了積極的教學(xué)反饋。

思維導(dǎo)圖有利于學(xué)生對其所學(xué)知識進行全方位和系統(tǒng)的描述與分析，做出深刻和富有創(chuàng)造性的思考，從而找到解決問題的關(guān)鍵因素或關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時，要想保持平衡狀態(tài)，就要找出影響這個平衡體系的外部因素，并使這些外部因素保持穩(wěn)定，這是教師引導(dǎo)學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖的切入點。使學(xué)生借助思維導(dǎo)圖的框架結(jié)構(gòu)梳理問題關(guān)鍵要素，將相關(guān)知識系統(tǒng)化、層次化，進而拓寬對物質(zhì)的認識視角，逐步培養(yǎng)與強化化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

6? ?開展專題探究，提升邏輯思維

“化學(xué)平衡狀態(tài)”這部分內(nèi)容理論性、知識邏輯性較強，學(xué)生很容易被表面現(xiàn)象所蒙蔽。教師可在具體教學(xué)中采用專題探究的方式，充分利用教材，引導(dǎo)學(xué)生在思考、探究中建立從溶解平衡到化學(xué)平衡、從宏觀到微觀、宏微結(jié)合的知識結(jié)構(gòu)體系，促使學(xué)生的邏輯性思維得到發(fā)展，層層推進變化觀念與平衡思想的建立，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

例如，以“化學(xué)平衡”相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容為例，這是與引導(dǎo)學(xué)生建立變化觀念與平衡思想關(guān)聯(lián)性很強的內(nèi)容，筆者以此作為開展微專題探究的方向，讓學(xué)生就這一主題展開探究、交流，加深對這一知識內(nèi)容的理解與認識。如很多學(xué)生深感頭疼的化學(xué)平衡移動問題，筆者先給學(xué)生準備了一些類型題，讓學(xué)生先從做題中梳理自己的基本思路，逐一思考問題的切入點、解答問題的邏輯順序等，帶領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)該類型問題的解題模型。通過探討及分析，學(xué)生在解答化學(xué)平衡移動問題時，首先要正確分析反應(yīng)特點，可選擇的切入點包括反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)、氣體體積變化（增大、減少、不變）、反應(yīng)吸熱還是放熱等。其次是明確反應(yīng)的外界條件，是恒溫恒容、恒溫恒壓還是溫度有變化。在此基礎(chǔ)上再根據(jù)條件變化，結(jié)合影響規(guī)律，判斷移動方向是正向移動、逆向移動還是不移動。最后則是結(jié)合題意，分析計算，確定“量”的變化，包括物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分數(shù)、轉(zhuǎn)化率、密度、平均相對分子質(zhì)量等。通過這樣的順序，學(xué)生系統(tǒng)地建立了解決化學(xué)平衡問題的基本步驟及解題模型，教學(xué)效果較好。

7? ?結(jié)語

總而言之，變化觀念與平衡思想的落腳點是要使學(xué)生學(xué)會多角度、動態(tài)地分析化學(xué)變化，運用化學(xué)反應(yīng)原理解決簡單的實際問題。作為高中化學(xué)教師，我們要將這一化學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)要求真正分解與融入化學(xué)課堂教學(xué)中，通過教學(xué)策略的不斷改進，帶領(lǐng)學(xué)生逐步養(yǎng)成用對立統(tǒng)一、聯(lián)系發(fā)展和動態(tài)平衡的觀點認識、分析化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)思維，增強學(xué)生思維的邏輯性、批判性和創(chuàng)造性，進而促進學(xué)生思維能力的發(fā)展與核心素養(yǎng)的提升。

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